一種沙漠四足機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種適合在復(fù)雜路面環(huán)境下行走的沙漠四足機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]足式移動(dòng)機(jī)器人是仿生機(jī)器人領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)之一。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)足式機(jī)器人的研宄，主要集中在機(jī)器人足部結(jié)構(gòu)、控制方法策略、對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)等方面。國(guó)內(nèi)外許多研宄機(jī)構(gòu)針對(duì)沙漠、碎石、崎嶇路面、草地等復(fù)雜環(huán)境設(shè)計(jì)了不同種類的足式機(jī)器人，取得了一定的研宄進(jìn)展與成果。
[0003]總體來(lái)看，現(xiàn)有針對(duì)復(fù)雜路面環(huán)境下的足式機(jī)器人方案各有千秋，但也有一定的問(wèn)題與缺陷存在，機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力有待提高?，F(xiàn)有的機(jī)器人中，有些較為笨重，受限于電機(jī)功率與電池續(xù)航能力，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)力矩有限，在沙漠等環(huán)境下難以避免沉陷等情況。有的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)單元僅為單一電機(jī)，依靠機(jī)械機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)多組運(yùn)行，無(wú)法做到對(duì)機(jī)器人行走姿態(tài)的精確控制，而且機(jī)器人行走步態(tài)單一，對(duì)不同路面適應(yīng)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、姿態(tài)靈活、行走穩(wěn)定性好、對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)的沙漠四足機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種沙漠四足機(jī)器人，包括:機(jī)器人軀體、腿部結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)；其中:
[0007]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)分別包裹于機(jī)器人軀體內(nèi)；
[0008]所述腿部結(jié)構(gòu)包括四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)，四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)兩兩對(duì)稱設(shè)置于機(jī)器人軀體的兩側(cè)，四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)按照逆時(shí)針順序從機(jī)器人軀體左上方開始依次為第一 C形腿結(jié)構(gòu)、第二 C形腿結(jié)構(gòu)、第三C形腿結(jié)構(gòu)和第四C形腿結(jié)構(gòu)，所述第一 C形腿結(jié)構(gòu)和第三C形腿結(jié)構(gòu)形成第一對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)，第二 C形腿結(jié)構(gòu)和第四C形腿結(jié)構(gòu)形成第二對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)；當(dāng)?shù)谝粚?duì)C形腿結(jié)構(gòu)懸在空中作為擺動(dòng)相時(shí)，第二對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)站立在地面上作為支撐相，支撐相和擺動(dòng)相之間交替切換，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軀體平穩(wěn)爬行；
[0009]所述四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)相連接，并通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)兩對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)之間支撐相和擺動(dòng)相的交替切換。
[0010]優(yōu)選地，每一個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)均包括C形腿、驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、位置傳感器和齒輪組；其中:
[0011]所述驅(qū)動(dòng)器分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和伺服電機(jī)相連接，所述伺服電機(jī)通過(guò)軸承塊與C形腿相連接；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)C形腿運(yùn)動(dòng)；
[0012]所述齒輪組包括兩個(gè)減速比為1:1的齒輪，所述C形腿通過(guò)齒輪將C形腿末端的速度信息傳遞給位置傳感器；
[0013]所述位置傳感器與驅(qū)動(dòng)器相連接。
[0014]優(yōu)選地，所述機(jī)器人軀體包括前驅(qū)體、后軀體以及連接機(jī)構(gòu)，所述前驅(qū)體和后軀體之間通過(guò)連接機(jī)構(gòu)連接形成一個(gè)整體；
[0015]所述前驅(qū)體和后軀體分別設(shè)有一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)橫貫前驅(qū)體或后軀體；所述四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)分別連接于支撐結(jié)構(gòu)的端部；
[0016]所述連接機(jī)構(gòu)包括柔性鋼絲和碳纖維塊，所述柔性鋼絲的一端連接于碳纖維塊，所述柔性鋼絲的另一端分別與支撐結(jié)構(gòu)相連接；所述柔性鋼絲實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軀體前軀體和后軀體的運(yùn)動(dòng)自由度。
[0017]優(yōu)選地，所述柔性鋼絲共八根，八根柔性鋼絲平均分配于碳纖維塊的兩端。
[0018]優(yōu)選地，所述機(jī)器人軀體的外部包裹有碳纖維外殼。
[0019]優(yōu)選地，所述供電系統(tǒng)包括兩塊供電電池，兩塊供電電池分別包裹于前軀體和后軀體內(nèi)部，兩塊供電電池之間通過(guò)連接電路連接。
[0020]優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括工控機(jī)以及連接網(wǎng)絡(luò)；其中，所述工控機(jī)通過(guò)連接網(wǎng)絡(luò)與驅(qū)動(dòng)器連接形成控制回路。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0022]1.沙漠四足機(jī)器人采用四個(gè)伺服電機(jī)與四個(gè)驅(qū)動(dòng)器，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采集每條C形腿的位置信息，獨(dú)立控制每條C形腿，保證了機(jī)器人腿部位置控制的精確性。獨(dú)立的高功率伺服電機(jī)提供了高扭矩，保證了機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的脫困能力。
[0023]2.沙漠四足機(jī)器人的前軀體和后軀體之間通過(guò)輕質(zhì)、高強(qiáng)度連接機(jī)構(gòu)相連，提高了機(jī)器人的靈活性。
[0024]3、沙漠四足機(jī)器人的C形腿結(jié)構(gòu)保證了機(jī)器人行走的穩(wěn)定性和越障能力。
【附圖說(shuō)明】
[0025]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0026]圖1為機(jī)器人整體示意圖；
[0027]圖2為機(jī)器人軀體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為機(jī)器人行走示意圖。
[0030]圖中:
[0031 ] I為前軀體，2為后軀體，3為伺服電機(jī)，4為驅(qū)動(dòng)器，5為位置傳感器，6為C形腿，7為柔性鋼絲，8為碳纖維塊
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]實(shí)施例
[0034]本實(shí)施例提供了一種沙漠四足機(jī)器人，包括:機(jī)器人軀體、腿部結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)；其中:
[0035]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)分別包裹于機(jī)器人軀體內(nèi)；
[0036]所述腿部結(jié)構(gòu)包括四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)，四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)兩兩對(duì)稱設(shè)置于機(jī)器人軀體的兩側(cè)，四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)按照逆時(shí)針順序從機(jī)器人軀體左上方開始依次為第一 C形腿結(jié)構(gòu)、第二 C形腿結(jié)構(gòu)、第三C形腿結(jié)構(gòu)和第四C形腿結(jié)構(gòu)，所述第一 C形腿結(jié)構(gòu)和第三C形腿結(jié)構(gòu)形成第一對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)，第二 C形腿結(jié)構(gòu)和第四C形腿結(jié)構(gòu)形成第二對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)；當(dāng)?shù)谝粚?duì)C形腿結(jié)構(gòu)懸在空中作為擺動(dòng)相時(shí)，第二對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)站立在地面上作為支撐相，支撐相和擺動(dòng)相之間交替切換，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軀體平穩(wěn)爬行；
[0037]所述四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)相連接，并通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)兩對(duì)C形腿結(jié)構(gòu)之間支撐相和擺動(dòng)相的交替切換。
[0038]進(jìn)一步地，每一個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)均包括C形腿、驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、位置傳感器和齒輪組；其中:
[0039]所述驅(qū)動(dòng)器分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和伺服電機(jī)相連接，所述伺服電機(jī)通過(guò)軸承塊與C形腿相連接；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)C形腿運(yùn)動(dòng)；
[0040]所述齒輪組包括兩個(gè)減速比為1:1的齒輪，所述C形腿通過(guò)齒輪將C形腿末端的速度信息傳遞給位置傳感器；
[0041]所述位置傳感器與驅(qū)動(dòng)器相連接。
[0042]進(jìn)一步地，所述機(jī)器人軀體包括前驅(qū)體、后軀體以及連接機(jī)構(gòu)，所述前驅(qū)體和后軀體之間通過(guò)連接機(jī)構(gòu)連接形成一個(gè)整體；
[0043]所述前驅(qū)體和后軀體分別設(shè)有一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)橫貫前驅(qū)體或后軀體；所述四個(gè)C形腿結(jié)構(gòu)分別連接于支撐結(jié)構(gòu)的端部；